Neuber修正:修正弹性应力的塑性
我们都知道,世界是非线性的。由于对设计的需求和在开发这些设计方面日益激烈的竞争,需要准确地表现复杂的现实世界现象。然而,运行模拟来捕获这些复杂的非线性行为可能非常昂贵,需要运行几个小时。如果需要优化设计,那么这个负担就会被放大,就像现在,解决方案的时间可能需要好几天!这是在不牺牲准确性的前提下提出高效、快速解决方案的动力。Neuber校正就是这样一种解决方案,它允许通过线性分析来评估结构的塑性,从而避免了进行全面的非线性分析。这在设计开发阶段尤其有价值,因为需要进行多个这样的研究;Neuber修正方法节省了大量时间,并改进了整个工作流程。
Neuber方法校正弹性结果以捕捉任何局部塑性。它用于在发生塑性变形时将弹性应力/应变转换为实际应力/应变。应用Neuber法则,计算应力(KtS)在具有弹性假设的凹口,并且当应力超过材料的强度时,实际应力将在点σ处的材料应力 - 应变曲线上的某处。
Neuber的规则指出弹性溶液的应力 - 应变产物等于真正的弹性塑料溶液的应力 - 应变产物。在数学上,这表示为:
Kt年代⋅Kte =σ⋅ε
该方法通常用于预测构件在疲劳加载时的局部循环应力/应变,使其易于扩展和捕获静态加载情况下的局部塑性,以节省计算时间和实现优化。
下面的图2显示了一个简单的例子。该模型是飞机起落架的一部分。
Neuber应力评估的耐久性载荷情况之一,代表飞机着陆与最大有效载荷条件。载荷情况采用完全约束模型,在凸台中心垂直方向施加1.5E6 N的力载荷来表示。
图3的结果显示了三种不同的分析方法在焊耳中的应力比较。经Neuber修正后的线性分析得到的峰值Neuber应力值为340 MPa,与完全非线性分析得到的峰值真实应力值吻合较好。另一方面,弹性应力与实际应力相差很大。利用线性分析来捕获Neuber应力比对该模型进行全面的非线性分析快三倍。
由于运行线性分析来捕获实际应力比运行完整的非线性分析要快得多,它还可以实现优化。建立模型,进行形状优化,局部目标应力超过屈服。优化配方是在添加质量最小的情况下,将组分中的Neuber应力限制在产量以下。
优化融合了可行的设计。优化设计的Nuuber应力现在低于产量,并且通过将质量增加1%来实现。以下是形状变化的图片,有助于实现目标,以使Neuber应力保持在低于产量的模型中。
综上所述,通过线性分析和Neuber修正得到的Neuber应力可以准确地评价局部塑性。这种方法在计算上也很便宜,并有助于实现优化。Altair OptiStruct能够输出Neuber应力,而无需进行全面的非线性分析;这些应力也可以输出时,与滑动接触进行非线性分析,而不显式评估塑性。Neuber应力/应变也可以作为响应(约束/目标)来进行优化。
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